EP0988403B1 - Slewing mechanism with an arm - Google Patents
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- EP0988403B1 EP0988403B1 EP98922793A EP98922793A EP0988403B1 EP 0988403 B1 EP0988403 B1 EP 0988403B1 EP 98922793 A EP98922793 A EP 98922793A EP 98922793 A EP98922793 A EP 98922793A EP 0988403 B1 EP0988403 B1 EP 0988403B1
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schwenkvorrichtung mit Ausleger zum Verschwenken eines Arbeitsorgans zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung. Eine solche Vorrichtung wird zum Beispiel zum Einschwenken einer am Ausleger befestigten Stichlochstopfkanone aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung vor dem Stichloch eines Hochofens, sowie zum anschließenden Anpressen der Stopfkanone an das Stichloch eingesetzt.The invention relates to a swivel device with boom Swiveling a work organ between a rest position and one Working position. Such a device is used, for example, for pivoting a tap hole cannon attached to the boom from a rest position in a working position in front of the tap hole of a blast furnace, and to then press the stuffing cannon into the tap hole.
Eine klassische Schwenkvorrichtung für eine Stichlochstopfkanone umfaßt in bekannter Weise eine feststehende Tragstruktur und einen Ausleger, der mit einem seiner beiden Enden drehbar in dieser Tragstruktur gelagert ist. Zum Schwenken des Auslegers werden meistens Hydrozylinder eingesetzt. Der Schwenkbereich einer solchen Schwenkvorrichtung soll im Regelfall möglichst groß sein, um die Stopfkanone möglichst weit aus dem Bereich der Abstichrinne ausschwenken zu können. Weiterhin ist festzustellen, daß moderne Stopfkanonen mit immer höheren Stopfdrücken arbeiten. Folglich muß auch die Schwenkvorrichtung, welche die Stopfkanone gegen das Stichloch pressen soll, für immer größere Anpreßkräfte ausgelegt werden.A classic swivel device for a taphole cannon includes in known manner a fixed support structure and a boom that with one of its two ends is rotatably supported in this support structure. To the Hydraulic cylinders are mostly used to swing the boom. The As a rule, the swivel range of such a swivel device should be as possible be large to keep the darning cannon as far out of the area as possible To be able to swing out the launder. It should also be noted that modern stuffing cannons work with ever higher stuffing pressures. Hence must also the swivel device, which the stuffing cannon against Press the tap hole should be designed for ever greater contact forces.
In der US-A-3,765,663 sind zwei verschiedene Ausführungen einer Schwenkvorrichtung für eine Stichlochstopfkanone beschrieben. In der ersten Ausführung ist ein Hydrozylinder zwischen einem feststehenden Hebelarm an der Tragstruktur des Auslegers und dem hinteren Ende des Auslegers angeordnet. Der Schwenkwinkel wird bei dieser Vorrichtung auf ungefähr 90° begrenzt um eine genügend große Anpreßkraft am Stichloch erzielen zu können. Soll der Schwenkbereich über 90° erweitert werden, so schlägt die US-A-3,765,663 vor, ein Hebelsystem zwischen Hydrozylinder und Tragstruktur anzuordnen. Dieses Hebelsystem besteht aus einem U-förmigen Bügel, der mit einem Ende an der Tragstruktur gelenkig befestigt ist und mit dem anderen Ende durch eine Verbindungsstange gelenkig mit dem Ausleger verbunden ist. Der Hydrozylinder ist zwischen Tragstruktur und Bügel angeordnet.In US-A-3,765,663 two different versions are one Swivel device for a tap hole cannon described. In the first Execution is a hydraulic cylinder between a fixed lever arm the support structure of the boom and the rear end of the boom arranged. The swivel angle in this device is approximately 90 ° limited to achieve a sufficiently large contact force at the tap hole can. If the swivel range is to be extended over 90 °, the US-A-3,765,663 before, a lever system between the hydraulic cylinder and support structure to arrange. This lever system consists of a U-shaped bracket with one end is hinged to the support structure and the other End is articulated to the boom by a connecting rod. The hydraulic cylinder is arranged between the support structure and the bracket.
Um den Schwenkwinkel über 90° zu erweitern, wurden ebenfalls Schwenkvorrichtungen mit mehreren Hydrozylindern vorgeschlagen. Aus der DE-A-2035697 ist zum Beispiel eine Schwenkvorrichtung für eine Stichlochstopfkanone bekannt, die einen Hauptzylinder zum Erzeugen einer Schwenkbewegung und einen kleineren Hilfszylinder zum Überwinden des Totpunktes des Hauptzylinders aufweist. Der Hauptzylinder ist zwischen einem ersten Hebelarm am hinteren Ende des Auslegers und einem ersten feststehenden Hebel, der weit aus der Tragstruktur des Auslegers hervorsteht, angeordnet. Der Hilfszylinder ist zwischen dem hinteren Ende des Auslegers und einem zweiten feststehenden Hebel an der Tragstruktur angeordnet. Der Hilfszylinder schwenkt den Ausleger über den Totpunkt des Hauptzylinders. Eine hydraulische Schaltung ändert die Hubrichtung des doppeltwirkenden Hauptzylinders beim Überschreiten des Totpunktes.In order to extend the swivel angle over 90 °, were also Swivel devices with several hydraulic cylinders proposed. From the For example, DE-A-2035697 is a swivel device for a Taphole cannon known to generate a master cylinder Swivel movement and a smaller auxiliary cylinder to overcome the Has dead center of the master cylinder. The master cylinder is between one first lever arm at the rear end of the boom and a first fixed lever that protrudes far from the support structure of the boom, arranged. The auxiliary cylinder is between the rear end of the boom and a second fixed lever arranged on the support structure. The Auxiliary cylinder swivels the boom over the dead center of the master cylinder. A hydraulic circuit changes the stroke direction of the double-acting Master cylinder when dead center is exceeded.
Aus der US-A-4,544,143 ist eine Schwenkvorrichtung für eine Stichlochstopfkanone bekannt, die zwei gleich große Hydrozylinder aufweist. Der erste Hydrozylinder ist zwischen einem Festpunkt an einer Tragstruktur des Auslegers und einem Schwenkrahmen angeordnet. Dieser Schwenkrahmen ist schwenkbar in der Tragstruktur gelagert, wobei seine Schwenkachse koaxial zur Schwenkachse des Auslegers ist. Der zweite Hydrozylinder ist zwischen dem Schwenkrahmen und dem hinteren Ende des Auslegers angeordnet. Die beiden Hydrozylinder fahren entweder gleichzeitig oder in einer bestimmten Reihenfolge aus und ein. Sie tragen beide ihren Anteil zum Abdecken des Schwenkbereichs des Auslegers bei. In Arbeitsstellung muß der erste Hydrozylinder das Kraftmoment, das der zweite Hydrozylinder beim Anpressen der Stopfkanone an das Stichloch auf den Schwenkrahmen ausübt, in die Tragstruktur einleiten. Hierbei stehen den beiden Hydrozylindern ungefähr gleich große Hebelarme zur Verfügung, so daß beide Hydrozylinder gleich stark ausgelegt sind. Es ist ebenfalls anzumerken, daß der Hebelarm der, in Arbeitsposition, dem zweiten Hydrozylinder zum Übertragen einer Kraft auf den Ausleger zu Verfügung steht, durch die Stellung des Schwenkrahmens nicht beeinflußt wird.From US-A-4,544,143 is a swivel device for a Taphole cannon known, which has two hydraulic cylinders of the same size. The first hydraulic cylinder is between a fixed point on a support structure of the Boom and a swing frame arranged. This swing frame is pivotally mounted in the support structure, its pivot axis being coaxial to the swivel axis of the boom. The second hydraulic cylinder is between the swing frame and the rear end of the boom. The both hydraulic cylinders either run simultaneously or in a certain one Order off and on. They both do their part to cover the Boom swing range at. In the working position, the first Hydraulic cylinder is the moment of force that the second hydraulic cylinder presses on the darning cannon exerts on the tap hole on the swing frame into the Initiate the supporting structure. Here are the two hydraulic cylinders approximately equally large lever arms are available, so that both hydraulic cylinders are equally strong are designed. It should also be noted that the lever arm of the, in Working position, the second hydraulic cylinder for transmitting a force to the Boom is not available due to the position of the swivel frame being affected.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Kraftübertragung in der aus der US-A-4,544,143 bekannte Schwenkvorrichtung zu verbessern. The object of the present invention is to transmit the power in the US-A-4,544,143 to improve known pivoting device.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schwenkvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Eine solche Schwenkvorrichtung umfaßt, wie die Vorrichtung aus der US-A-4,544,143: einen Ausleger zum Tragen eines Arbeitsorgans; eine Tragstruktur in welcher der Ausleger mit einem Ende um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert ist; einen ersten Hubantrieb, im Regelfall ein Hydrozylinder, zum Verschwenken des Auslegers zwischen seiner Ruhestellung und seiner Arbeitsstellung, wobei der Hubantrieb mittels eines ersten Drehgelenks mit dem Ausleger verbunden ist; einen Schwenkarm, der mit einem Ende um eine Schwenkachse schwenkbar in der Tragstruktur gelagert ist, wobei der Hubantrieb mittels eines zweiten Drehgelenks mit dem freien Ende des Schwenkarms verbunden ist; sowie einen Stellantrieb, zum Verschwenken des Schwenkarms relativ zur Tragstruktur. Erfindungsgemäß liegt die Schwenkachse des Schwenkarms nicht - wie in der US-A-4,544,143 beschrieben - koaxial zur Schwenkachse des Auslegers, sondern in einem gewissen Abstand zur derselben. In anderen Worten, der Schwenkarm ist exzentrisch zum Ausleger gelagert. Durch diese exzentrische Lagerung des Schwenkarms, läßt sich zum Beispiel der Hebelarm erhöhen, mit dem der Hubantrieb seine Kraft auf den Ausleger überträgt. Weiterhin läßt sich durch ein entsprechendes Verschwenken des exzentrisch gelagerten Schwenkarms, der Stellantrieb des Schwenkarms in Arbeitsstellung des Auslegers weitgehend kraftlos schalten. in anderen Worten, der Schwenkarm ist in eine Position einschwenkbar, in welcher der Hubantrieb, beim Übertragen einer Kraft auf den Ausleger, kein Kraftmoment auf den Stellantrieb ausübt. Beim Einschwenken des Auslegers aus seiner Ruhestellung in seine Arbeitsstellung werden der Hydrozylinder des Auslegers und der Stellantrieb des Schwenkarms entweder gleichzeitig oder nacheinander betätigt. Wie der zwischen Tragstruktur und Schwenkrahmen angeordnete Hydrozylinder in der US-A-4,544,143, trägt auch der Stellantrieb des Schwenkarms seinen Anteil zum Abdecken des Schwenkbereichs des Auslegers bei. Im Vergleich zu der Schwenkvorrichtung aus der US-A-4,544,143, kann eine erfindungsgemäße Schwenkvorrichtung jedoch kompakter und billiger gebaut werden, wobei weder der Schwenkbereich, noch die vom Ausleger auf das Arbeitsorgan übertragene Anpreßkraft reduziert werden müssen. This object is achieved by a swivel device Claim 1 solved. Such a swivel device includes how the device from US-A-4,544,143: a boom for carrying a work organ; a support structure in which the boom with one end about a pivot axis is pivotally mounted; a first linear actuator, usually a hydraulic cylinder, for pivoting the boom between its rest position and its working position, the lifting drive using a first swivel joint is connected to the boom; a swivel arm with one end is pivotally mounted about a pivot axis in the support structure, the Lift drive by means of a second swivel joint with the free end of the Swivel arm is connected; and an actuator for pivoting the Swivel arms relative to the support structure. According to the pivot axis the swivel arm is not - as described in US-A-4,544,143 - coaxial to the swivel axis of the boom, but at a certain distance from the same. In other words, the swivel arm is eccentric to the boom stored. Through this eccentric mounting of the swivel arm, can be Example increase the lever arm with which the linear actuator exerts its force on the Boom transfers. Furthermore, by appropriate pivoting of the eccentrically mounted swivel arm, the actuator of the swivel arm Switch largely without power when the boom is in the working position. in other Words, the swivel arm can be swiveled into a position in which the Lift drive, when transmitting a force to the boom, no moment of force exerts on the actuator. When swinging the boom out of his The hydraulic cylinder of the boom is at rest in its working position and the actuator of the swivel arm either simultaneously or in succession operated. Like the one arranged between the support structure and the swing frame Hydraulic cylinder in US-A-4,544,143 also carries the actuator of the swing arm contributes to covering the swivel range of the boom. in the Compared to the swivel device from US-A-4,544,143, an inventive one Swivel device can be built more compact and cheaper, where neither the swivel range, nor that of the boom on the work organ transferred contact pressure must be reduced.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schwenkarm durch seinen Stellantrieb
in eine Arbeitsstellung schwenkbar, in welcher das zweite Drehgelenk des
Hubantriebs, in Arbeitsstellung des Auslegers, in unmittelbarer Nachbarschaft
einer Ebene liegt, welche die Schwenkachse des Schwenkarms und das Zentrum
des ersten Drehgelenks des Hubantriebs enthält. In dieser Stellung muß
der Schwenkarm beim Betätigen des Hubantriebs kein, bzw. lediglich ein kleines
Kraftmoment aufnehmen, so daß der Stellantrieb keine, bzw. lediglich eine
kleine Kraft aufbringen muß, um den Schwenkarm in seiner Arbeitsstellung zu
halten. Der Stellantrieb des Schwenkarms kann also wesentlich schwächer als
der Hubantrieb des Auslegers ausgelegt sein.
in einer alternativen Ausgestaltung ist der Schwenkarm durch seinen Stellantrieb
in eine Arbeitsstellung schwenkbar, in welcher das zweite Drehgelenk des
Hubantriebs, in Arbeitsstellung des Auslegers, jenseits einer Ebene liegt, welche
die Schwenkachse des Schwenkarms und das Zentrum des ersten Drehgelenks
des Hubantriebs enthält. In anderen Worten, das zweite Drehgelenk
des Hubantriebs wird über die Stellung hinaus geschwenkt, in welcher der
Schwenkarm beim Betätigen des Hubantriebs momentfrei ist. Hierbei ändert
sich die Wirkrichtung des Kraftmomentes das auf den Schwenkarm ausgeübt
wird. In dieser Ausgestaltung der Schwenkvorrichtung weist die Tragstruktur
vorteilhaft ein Widerlager auf, an dem der Schwenkarm in Arbeitsstellung anliegt.
Dieses Widerlager nimmt das Kraftmoment auf, das beim Betätigen des
Hubantriebs in den Schwenkarm eingeleitet wird, so daß der Stellantrieb voll
entlastet ist. Alternativ kann der Stellantrieb jedoch auch einen eingebauten
Endanschlag aufweisen, der die Arbeitsstellung des Schwenkarms festlegt.In an advantageous embodiment, the pivot arm can be pivoted by its actuator into a working position in which the second swivel joint of the lifting drive, in the working position of the boom, is in the immediate vicinity of a plane which contains the swivel axis of the swivel arm and the center of the first swivel joint of the lifting drive. In this position, the swivel arm does not have to absorb any or only a small moment of force when the lifting drive is actuated, so that the actuator does not have to exert any or only a small force in order to hold the swivel arm in its working position. The actuator of the swivel arm can therefore be designed much weaker than the lifting drive of the boom.
In an alternative embodiment, the pivot arm can be pivoted by its actuator into a working position in which the second swivel joint of the lifting drive, in the working position of the boom, lies beyond a plane which contains the swivel axis of the swivel arm and the center of the first swivel joint of the lifting drive. In other words, the second swivel joint of the lifting drive is swiveled beyond the position in which the swivel arm is torque-free when the lifting drive is actuated. Here, the direction of action of the moment of force exerted on the swivel arm changes. In this embodiment of the swivel device, the support structure advantageously has an abutment on which the swivel arm rests in the working position. This abutment absorbs the moment of force that is introduced into the swivel arm when the linear actuator is actuated, so that the actuator is fully relieved. Alternatively, however, the actuator can also have a built-in end stop which defines the working position of the swivel arm.
Der Schwenkarm und sein Stellantrieb sind vorteilhaft derart ausgelegt, daß beim Einschwenken des Schwenkarms in seine Arbeitsstellung, der Abstand zwischen Schwenkachse des Auslegers und einer Geraden, welche die Zentren der beiden Drehgelenke des Hubantriebs verbindet, zunimmt. Hierdurch vergrößert sich der Hebelarm mit dem die Kraft des Hubantriebs auf den schwenkbaren Ausleger übertragen wird. Da die Anpreßkraft, die durch die Schwenkvorrichtung auf ein Arbeitsorgan übertragen wird, proportional zum Kraftmoment ist, das der Hubantrieb auf den Ausleger überträgt, nimmt diese Anpreßkraft folglich proportional zum vorerwähnten Hebelarm zu. In anderen Worten, mit einem kompakten Hubantrieb können in der vorgeschlagenen Schwenkvorrichtung sehr große Anpreßkräfte erzeugt werden.The swivel arm and its actuator are advantageously designed such that when swiveling the swivel arm into its working position, the distance between the swivel axis of the boom and a straight line, which is the centers connecting the two swivel joints of the linear actuator increases. Hereby the lever arm increases with which the force of the linear actuator on the pivoting boom is transmitted. Because the contact pressure caused by the Swivel device is transferred to a working organ, proportional to The moment of force that the linear actuator transmits to the boom takes it The contact pressure is therefore proportional to the lever arm mentioned above. In other Words with a compact linear actuator can be proposed in the Swivel device very large contact forces are generated.
Der Stellantrieb ist vorzugsweise ein zweiter Hubantrieb, im Regelfall ein Hydrozylinder, der einerseits mit einem Festpunkt der Tragstruktur und andererseits mit dem Schwenkarm gelenkig verbunden ist. Dieser zweite Hubantrieb kann hierbei wesentlich kleiner als der erste Hubantrieb ausgelegt sein (d.h. einen wesentlich kleineren Durchmesser aufweisen). Hierdurch wird nicht nur eine kompaktere und billigere Ausführung der Schwenkvorrichtung ermöglicht, sondern auch der Ölverbrauch der Schwenkvorrichtung gesenkt. Es bleibt anzumerken, daß der Stellantrieb des Schwenkarms ggf. auch ein Drehantrieb, wie zum Beispiel ein elektrischer oder hydraulischer Schwenkmotor sein kann.The actuator is preferably a second stroke drive, usually a hydraulic cylinder, on the one hand with a fixed point of the supporting structure and on the other hand is pivotally connected to the swivel arm. This second linear actuator can be much smaller than the first linear actuator (i.e. have a much smaller diameter). This will not only enables a more compact and cheaper design of the swivel device, but also the oil consumption of the swivel device is reduced. It remains to be noted that the actuator of the swivel arm may also be a rotary drive, such as an electric or hydraulic swivel motor.
In einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Schwenkarm eine Ruhestellung auf, in welcher das zweite Drehgelenk des Hubantriebs derart angeordnet ist, daß in Ruhestellung des Auslegers, der erste Hubantrieb im wesentlichen parallel zum Ausleger liegt. Hierdurch wird eine Schwenkvorrichtung erzielt, die in Ruhestellung besonders kompakt ist und daher wenig Platz zum Aufstellen benötigt.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the Swivel arm in a rest position in which the second swivel joint of the Lift drive is arranged such that in the rest position of the boom, the first stroke drive is essentially parallel to the boom. This will achieved a swivel device that is particularly compact in the rest position and therefore takes up little space.
Es bleibt schlußendlich anzumerken, daß die Erfindung besonders vorteilhaft auf die Schwenkvorrichtung einer Stichlochstopfmaschine anwendbar ist.Finally, it should be noted that the invention is particularly advantageous is applicable to the swivel device of a tap hole tamping machine.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
- Figur 1:
- eine Draufsicht auf eine Stichlochstopfmaschine mit einer erfindungsgemäßen Schwenkvorrichtung, in Ruhestellung vor dem Hochofen;
- Figur 2:
- die gleiche Ansicht wie in Figur 1, wobei die Schwenkvorrichtung schematisch dargestellt ist;
- Figur 3:
- eine Draufsicht auf die Stichlochstopfmaschine der Figur ,1 in einer Zwischenstellung;
- Figur 4:
- die gleiche Ansicht wie in Figur 3, wobei die Schwenkvorrichtung schematisch dargestellt ist;
- Figur 5:
- eine Draufsicht auf die Stichlochstopfmaschine der Figur 1, in einer Arbeitsstellung am Stichloch;
- Figur 6:
- die gleiche Ansicht wie in Figur 5, wobei die Schwenkvorrichtung schematisch dargestellt ist;
- Figur 7:
- die gleiche Ansicht wie in Figur 6, mit einer konstruktiven Abwandlung der Schwenkvorrichtung.
- Figure 1:
- a plan view of a tap hole tamping machine with a swivel device according to the invention, in the rest position in front of the blast furnace;
- Figure 2:
- the same view as in Figure 1, the pivoting device is shown schematically;
- Figure 3:
- a plan view of the tap hole tamping machine of the figure, 1 in an intermediate position;
- Figure 4:
- the same view as in Figure 3, wherein the pivoting device is shown schematically;
- Figure 5:
- a plan view of the tap hole tamping machine of Figure 1, in a working position on the tap hole;
- Figure 6:
- the same view as in Figure 5, wherein the pivoting device is shown schematically;
- Figure 7:
- the same view as in Figure 6, with a structural modification of the pivoting device.
In Figur 1 sieht man eine erfindungsgemäße Stichlochstopfmaschine 10 in
einer Ruhestellung vor einem, durch einen Kreisbogen angedeuteten, Hochofen12.
Diese Stichlochstopfmaschine 10 besteht im wesentlichen aus einer
erfindungsgemäßen Schwenkvorrichtung 14 und einer bekannten Stichlochstopfkanone
16. Letztere wird hier weiter nicht beschrieben.1 shows a
Die Schwenkvorrichtung 14 umfaßt einen Aufstellsockel, der eine Tragstruktur
18 für einen Ausleger 20 ausbildet. Anstatt auf dem Boden aufgestellt zu sein,
kann diese Tragstruktur 18 selbstverständlich auch aufgehängt sein. Der Ausleger
20 ist mit einem Ende in dieser Tragstruktur 18 schwenkbar gelagert. In
Figur 1 wird die Lage der Schwenkachse des Auslegers 20 in der Tragstruktur
18 durch das Bezugszeichen 22 gezeigt. Sie ist meistens relativ zur Vertikalen
leicht zum Hochofen 12 hin geneigt. An dem freien Ende des Auslegers 20 ist
die Stichlochstopfkanone 16 schwenkbar aufgehängt. Die Lage der Schwenkachse
der Stichlochstopfkanone 16 in dem Ausleger 20 wird durch das Bezugszeichen
24 gezeigt. In bekannter Weise ist eine Steuerstange 26 gelenkig
mit der Tragstruktur 18 und dem hinteren Ende der Stichlochstopfkanone 16
verbunden. Sie erlaubt es, die Ausrichtung der Stichlochstopfkanone 16 in
Abhängigkeit des Schwenkwinkels des Auslegers 20 festzulegen.The pivoting device 14 comprises a stand that has a supporting
Ein Hydrozylinder 28, der in Figur 1 unmittelbar längs dem Ausleger 20 liegt,
ermöglicht das Verschwenken des Auslegers 20 um dessen Schwenkachse 22.
Ein Ende dieses Hydrozylinders 28, in der gezeigten Ausführung handelt es
sich um sein Kolbenende 30, ist mittels eines ersten Drehgelenks 32 mit dem
vorderen Ende des Auslegers 20 verbunden. Hierzu weist der Ausleger 20
vorteilhaft eine seitliche Auskragung 34 auf, an der das erste Drehgelenk 32
befestigt ist (siehe ebenfalls Figur 2). Das zweite Ende des Hydrozylinder 28, inA
der gezeigten Ausführung handelt es sich um den Zylinderfuß, ist über ein
zweites Drehgelenk 36 mit einem Schwenkarm 38 verbunden. Letzterer ist
schwenkbar an einem Festpunkt der Tragstruktur 18 gelagert. Die Lage der
Schwenkachse des Schwenkarms 38 in der Tragstruktur 18 wird in den Figuren
durch das Bezugszeichen 40 gezeigt. Es ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden
Erfindung, daß die Schwenkachse 40 des Schwenkarms 38 in einem
gewissen Abstand zur Schwenkachse 22 des Auslegers 20 liegt. In anderen
Worten, Tragstruktur 18, Ausleger 20, Schwenkarm 38 und Hydrozylinder 28
bilden kinematisch ein viergliedriges Getriebe (18, 20, 38, 28) mit vier Drehgelenken
(22, 32, 36, 40) aus.The version shown is the cylinder base, is about a
second pivot joint 36 is connected to a
Ein zweiter wesentlich kleinerer Hydrozylinder 42 ist einerseits gelenkig mit
einem Festpunkt 46 an der Tragstruktur 18 und andererseits gelenkig mit dem
Schwenkarm 38 verbunden. Dieser Hydrozylinder 42 ermöglicht ein Verschwenken
des Schwenkarms 38 relativ zur Tragstruktur 18, wobei sich im
vorbeschriebenen Getriebe (18, 20, 38, 28), die relative Stellung des Hydrozylinders
28 zum Ausleger 20, und somit auch der Hebelarm des Hydrozylinders
28 relativ zur Schwenkachse 22 des Auslegers 20, verändert.A second substantially smaller
In Figur 1 und 2 weisen beide Hydrozylinder 28 und 42 ihre minimale Länge
auf, d.h. ihre Kolbenstangen sind eingezogen. Man stellt fest, daß die
Schwenkvorrichtung 14 in dieser Stellung äußerst kompakt ist, und im Vergleich
zu bekannten Maschinen wenig Platz bedarf. Anderseits sind in dieser
Stellung die Voraussetzungen für eine Kraftmomentübertragung vom Hydrozylinder
28 auf den Ausleger 20 jedoch äußerst ungünstig. In der Tat ist der Hebelarm
X1 für diese Kraftübertragung, d.h. die Distanz zwischen der Schwenkachse
22 des Auslegers 20 und der Geraden 48, welche die Zentren der beiden
Drehgelenke 32 und 36 des Hydrozylinders 28 verbindet, relativ klein.In Figures 1 and 2, both
In den Figuren 3 und 4 ist die Stichlochstopfmaschine 10 in einer Zwischenstellung
zwischen Ruhestellung und Arbeitsstellung gezeigt. Durch einen Vergleich
der Figur 4 mit der Figur 2 stellt man fest, daß inzwischen lediglich die
Kolbenstange des Hydrozylinders 42 ausgefahren wurde. Dabei wurde der
Schwenkarm 38, in Richtung des Pfeils 50, um seine Schwenkachse 40 aus
seiner Ruhestellung in eine sogenannte Arbeitsstellung geschwenkt. Durch
diese Schwenkbewegung des Schwenkarms 38 wurde der Ausleger 20 aus
seiner Ruhestellung, in der er in Figur 1 und 2 gezeigt ist, in die Zwischenstellung,
in der er in Figur 3 und 4 gezeigt ist, geschwenkt. In anderen Worten, der
kleine Hydrozylinder 42 hat den Schwenkarm 20 um einen Winkel von zirka 40°
um seine Schwenkachse 22 geschwenkt. In Figur 4 stellt man weiterhin fest,
daß durch das Einschwenken des Schwenkarms 38 in seine Arbeitsstellung,
der Hebelarm X2, der in der Stellung der Figur 4 für eine Kraftmomentübertragung
vom Hydrozylinder 28 auf den Ausleger 20 zu berücksichtigen ist, wesentlich
größer als der entsprechende Hebelarm X1 in Figur 2 ist.In Figures 3 and 4, the tap
in den Figuren 5 und 6 ist die Stichlochstopfmaschine 10 in ihrer Arbeitsstellung
gezeigt. In dieser Arbeitsstellung soll die Stichlochstopfkanone 16 durch
den Ausleger 20 fest gegen ein Stichloch 51 am Hochofen 12 gepreßt werden.
Es ist besonders hervorzuheben, daß in dieser Arbeitsstellung das zweite
Drehgelenk 36 des Hydrozylinders 28 in unmittelbarere Nachbarschaft einer
Ebene 48" liegt, welche die Schwenkachse 40 des Schwenkarms 38 und das
Zentrum des ersten Drehgelenks 32 des Hubantriebs 28 enthält. Hierdurch wird
gewährleistet, daß der Hydrozylinder 42 des Schwenkarms 38 im Idealfall keine,
bzw. in der Praxis nur eine kleine Komponente der Reaktionskraft aufzunehmen
braucht, wenn der Hydrozylinder 28 die an der Stopfkanone 16 benötigte
Anpreßkraft erzeugt und sich hierbei an der Tragstruktur 18 abstützt. In
der Tat, falls die Zentren der zwei Drehgelenke 32 und 36 des Hydrozylinders
28 und die Schwenkachse 40 des Schwenkarms 38 alle genau in der Ebene
48" liegen, wird die Reaktionskraft ausschließlich durch den Schwenkarm 38
über das Drehgelenk 40 unmittelbar in die Tragstruktur 18 eingeleitet. In anderen
Worten der Hydrozylinder 28 übt in dieser Stellung kein Drehmoment auf
den Schwenkarm 38 aus, da die Wirklinie der Kraft genau durch die Schwenkachse
40 des Schwenkarms 38 führt. In der Praxis sind jedoch leichte Ausrichtungsfehler
des Schwenkarms 38 und des Hydrozylinders 28 in der Arbeitsstellung
des Auslegers 20 nicht zu vermeiden. Solche Ausrichtungsfehler können
zum Beispiel dadurch bedingt sein, daß der Schwenkwinkel des Auslegers
20 aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung leicht ändern kann. Um diesen
Ausrichtungsfehlern Rechnung zu tragen, wird der Hydrozylinder 42 bevorzugt
derart ausgelegt, daß er ein Restmoment, das vom Hydrozylinder 28 beim
Anpressen der Stopfkanone 16 in den Schwenkarm 38 eingeleitet wird, ausgleichen
kann. Um die Endstellung des Schwenkarms 38 an unterschiedlich
große Schwenkwinkel des Auslegers 20 anpassen zu können, ist der Hub des
Hydrozylinders 42 vorteilhaft verstellbar. Hierzu kann der Hydrozylinder 42 zum
Beispiel einen mechanisch einstellbaren Endanschlag aufweisen. Ist der
Schwenkwinkel des Auslegers 20 jedoch zu stark veränderlich, kann der daraus
resultierende Ausrichtungsfehler des Schwenkarms 38 durch einen Meßwertgeber
erfaßt werden, und zum Beispiel der Hub des Hydrozylinders 42 automatisch
nachgeregelt werden, bis der Ausrichtungsfehler beseitigt ist, d.h. die
Zentren der zwei Drehgelenke 32 und 36 des Hydrozylinders 28 und die
Schwenkachse 40 des Schwenkarms 38 in einer Ebene 48" liegen. Eine solche
Regelung ist in Figur 6 schematisch angedeutet. Mit dem Bezugszeichen 52 ist
ein Winkelgeber bezeichnet, der den Winkel zwischen Schwenkarm und Hydrozylinder
28 erfaßt und an einen Regler 54 weitergibt. Das Ausgangssignal
56 dieses Reglers 54 wird dann zum Beispiel für die Ansteuerung des Hydrozylinders
42 benutzt. Zwecks Nachregelung des Hydrozylinders 42 muß der Hydrozylinder
28 ggf. kurzzeitig entlastet werden.5 and 6, the tap
In Figur 6 ist der Hebelarm X3, der in dieser Stellung für eine Kraftmomentübertragung
vom Hydrozylinder 28 auf den Ausleger 20 zu berücksichtigen
ist, eingezeichnet. Man beachte, daß dieser Hebelarm X3 im Vergleich zu bekannten
Stichlochstopfmaschinen relativ groß ist. Der Hydrozylinder 28 könnte
folglich kleiner als üblich ausgelegt werden ohne die Anpreßkraft zu reduzieren.
Es ist besonders hervorzuheben, daß dieser vergrößerte Hebelarm X3 für eine
Kraftmomentübertragung vom Hydrozylinder 28 auf den Ausleger 20, sich keineswegs
negativ auf die Kompaktheit der Maschine in Ruhestellung auswirkt.In Figure 6, the lever arm X3, which is in this position for a torque transmission
from the
Zur Funktionsweise der Maschine ist noch anzumerken, daß bei ihrem Einschwenken
aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung, im Normalfall zuerst
der kleine Hydrozylinder 42 und anschließend erst der große Hydrozylinder 28
betätigt wird. Es ist jedoch ebenfalls möglich beide Hydrozylinder 28, 42 gleichzeitig
zu betätigen, bzw. den kleinen Hydrozylinder 42 erst vor dem Stichloch zu
betätigen.With regard to the functioning of the machine, it should also be noted that when it is swung in
from the rest position to the working position, normally first
the small
In Figur 7 ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen
Schwenkvorrichtung in Arbeitsstellung gezeigt. Vergleicht man die Figur 7 mit
der Figur 6, so stellt man fest, daß das zweite Drehgelenk 36 des Hubantriebs
28 jenseits der Ebene 48" liegt, welche die Schwenkachse 40 des Schwenkarms
38 und das Zentrum des ersten Drehgelenks 32 des Hubantriebs 28 enthält.
In dieser Stellung liegt der Schwenkarm 38 an einem Widerlager 60 der
Tragstruktur 18 an. Auch in dieser Ausführung der Schwenkvorrichtung braucht
der Stellantrieb 42, in Arbeitsstellung des Auslegers 20, beim Übertragen des
Kraftmomentes durch den Hydrozylinder 28 auf den Ausleger 20 keine Reaktionskräfte
aufzunehmen. Letztere werden in der Tat unmittelbar über das
Drehlager 40, bzw. das Widerlager 60 direkt in die Tragstruktur 18 eingeleitet.
Alternativ könnte die Stellung des Schwenkarms 38 nach Figur 7 auch durch
eine interne Hubbegrenzung des Hydrozylinders 42, d.h. ohne zusätzliches
Widerlager 60 an der Tragstruktur, festgelegt werden. In diesem Fall müßte der
Hydrozylinder 42, beim Übertragen des Kraftmomentes durch den Hydrozylinder
28 auf den Ausleger 20, jedoch Zugkräfte aufnehmen.FIG. 7 shows a further design option for the invention
Swivel device shown in working position. Comparing Figure 7 with
6, it can be seen that the
In der beschriebenen Schwenkvorrichtung weisen die zwei Hydrozylinder 28,
42 in Ruhestellung ihre minimale Länge auf. Das Einschwenken des Auslegers
20 aus seiner Ruhestellung in seine Arbeitsstellung wird also durch ein Ausfahren
ihrer Kolbenstangen bewirkt. Es bleibt anzumerken, daß es leicht möglich
ist die Schwenkvorrichtung derart umzubauen, daß das Einschwenken des
Auslegers 20 aus seiner Ruhestellung in seine Arbeitsstellung durch ein Einziehen
der Kolbenstangen der beiden Hydrozylinder bewirkt wird.In the swivel device described, the two
Betreffend den Ölverbrauch der Schwenkvorrichtung ist folgendes anzumerken.
Für einen vorgegebenen Schwenkwinkel des Auslegers 20 ist die Ölaufnahme
des schwächeren Hydrozylinders 42 natürlich weitaus geringer als die Ölaufnahme
des Hydrozylinders 28. Die Gesamtölaufnahme für das Verschwenken
des Auslegers 20 aus seiner Ruhestellung in seine Arbeitsstellung, wird folglich
durch die Schwenkleistung des Hydrozylinder 42 stark reduziert. Hieraus ergibt
sich, daß im Vergleich zu den bekannten Schwenkvorrichtungen, der Hydrozylinder
28, bei gleichem Schwenkwinkel und gleicher Gesamtölaufnahme der
Schwenkvorrichtung, einen größeren Durchmesser aufweisen kann. Im Vergleich
zu den bekannten Schwenkvorrichtungen, kann demnach die Anpreßkraft
der Schwenkvorrichtung durch die Wahl eines stärkeren Hydrozylinders 28
erhöht werden, ohne daß die Ölaufnahme der Schwenkvorrichtung deshalb
wesentlich ansteigen würde. Hierzu ist anzumerken, daß ein geringerer Ölverbrauch
nicht nur eine Kostenersparnis betreffend die Hydraulikanlage bedingt,
sondern in den meisten Fällen ebenfalls einen geringeren Energieverbrauch
ermöglicht.The following should be noted with regard to the oil consumption of the swivel device.
The oil intake is for a predetermined swivel angle of the
Schlußfolgernd ist festzustellen, daß die beschriebene Schwenkvorrichtung besonders dann von Vorteil ist, wenn ein großer Schwenkwinkel und eine große Anpreßkraft gefragt sind.It can be concluded that the swivel device described is particularly advantageous if a large swivel angle and a large one Contact pressure are required.
Claims (13)
- Device for swivelling an operational element (16) between a home position and an operational position, comprising:a cantilever arm (20) for supporting the operational element (16);a supporting structure (18) in which the cantilever arm has one end mounted in a swivelling manner about a swivel axis (22);a first linear drive (28) for swivelling the cantilever arm (20) between its home position and its operational position, wherein the linear drive (28) is connected by means of a first rotational joint (32) with the cantilever arm (20);a swivel arm (38) which is mounted with one end in the supporting structure (18), so as to be capable of swivelling about a swivel axis (40), wherein the linear drive (28) is connected by means of a second rotational joint (36) to the free end of the swivel arm (28); andan actuator drive (42) for swivelling the swivel arm (38) relative to the supporting structure (18);
the swivel axis (40) of the swivel arm (38) is located at a certain distance from the swivel axis (22) of the cantilever arm (20). - Device according to Claim 1, characterised in that the swivel arm (38) is capable of being swivelled by its actuator drive (42) into an operational position, wherein, in the operational position of the cantilever arm (20), the second rotational joint (36) of the linear drive (28), is located in the immediate proximity of a plane (48"), which contains the swivel axis (40) of the swivel arm (38) and the centre of the first rotational joint (32) of the linear drive (28).
- Device according to Claim 1, characterised in that the swivel arm (38) is capable of being swivelled by its actuator drive (42) into an operational position, in which, in the operational position of the cantilever arm (20), the second rotational joint (36) of the linear drive (28) is located on the other side of a plane (48"), which contains the swivel axis (40) of the swivel arm (38) and the centre of the first rotational joint (32) of the linear drive (28).
- Device according to Claim 3, characterised in that the swivel arm (38) is mechanically locked in its operational position.
- Device according to Claim 4, characterised in that the swivel arm (38) is, in its operational position, in contact with an abutment of the supporting structure.
- Device according to Claim 4, characterised in that the actuator drive (42) has a limit stop, which determines the operational position of the swivel arm (38).
- Device as claimed in any one of the Claims 1 to 6, characterised in that, when the swivel arm (38) is swivelled into its operational position, the distance between the swivel axis (22) of the cantilever arm (20) and a straight line connecting the two rotational joints (32, 36) of the linear drive (28) increases.
- Device as claimed in any one of the Claims 1 to 7, characterised in that the actuator drive (42) of the swivel arm (38) is a second linear drive, which is connected in a jointed manner on one side to a fixed point of the supporting structure (18), and, on the other side, to the swivel arm (38), wherein this second linear drive (42) is considerably weaker than the first linear drive (28).
- Device as claimed in any one of the Claims 1 to 7, characterised in that the actuator drive (42) of the swivel arm (38) is a rotational drive.
- Device as claimed in any one of the Claims 1 to 9, characterised in that the swivel arm (38) is capable of being swivelled by the actuator drive (42) of the swivel arm (38) into a home position, in which the second rotational joint (36) of the linear drive (28) is arranged in such a way that in the home position of the cantilever arm (20) the first linear drive (28) is located essentially parallel to the cantilever arm (20).
- Device as claimed in any one of the Claims 1 to 10, characterised in that the first linear drive (28) is arranged laterally along the cantilever arm (20), wherein the first rotational joint (32) of the first linear drive (28) is secured laterally at the free end of the cantilever arm (20).
- Device as claimed in any one of the Claims 1 to 11, characterised in that the first linear drive (28) is a hydraulic cylinder.
- Tap hole plugging machine, comprising a swivel device (12) as claimed in any one of the Claims 1 to 12.
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